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回転分子モーター蛋白質の駆動力伝達部位の弾性が回転速度・トルクに与える影響

旋转分子马达蛋白驱动力传递位点弹性对转速和扭矩的影响

基本信息

批准号：
19K03776
负责人：
古池晶
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka Medical and Pharmaceutical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ATP合成酵素(FoF1)の構造はユニークで，2つの回転分子モーターFoとF1が共通の回転軸γで連結されている。回転軸γの棒状部分（反平行αヘリカルヘリックス構造）は，F1の円筒型の固定子（α3β3リング）に深く刺さり，リング上部領域と下部領域のみで接触している。リングと接触していない中間領域は，回転の駆動力伝達だけを担うドライブシャフトと考えられる。本研究では，この回転軸(駆動力伝達部位)の弾性率(物理的性質)が，分子内のトルク発生(力と方向)や回転速度へ与える影響を，ATP駆動で回転するF1を観察することで調べた。FoF1のみならず，タンパク質の弾性とその機能との関係を明らかにするという意味でも新しい試みである。回転軸の弾性率を変えた2通りのF1変異体を作製した。回転軸の中間領域を構成する２本のαヘリックスの両方ともに自由回転領域を導入した「ドライブシャフトの弾性がゼロの変異体N」と，片方にだけに導入した「ドライブシャフトの弾性を弱めた変異体A」である。本年度は，負荷（溶液からの粘性抵抗）をかけた状態の回転速度を解析した。平均の回転トルクを見積もると，野生型F1と比較して，変異体Aでは～3/4に，変異体Nでは～1/3に減少した。また，回転軸の下部接触領域を全て欠いたF1変異体では，～1/10へと減少することを考慮すると，下部接触領域はトルク発生あるいは伝達に重要である。シンプルにこれらの結果を解釈すると，弾性がゼロの回転軸であっても相当の駆動力を伝達していることになる。ミクロのモーターでは，回転速度だけではなく「駆動力発生・伝達の役割も固定子と回転子の両方が担う」可能性を示唆している。

The structure of ATP synthase (FoF1) is similar to that of Fo and F1, and the two molecules are linked together on the common axis γ. The rod-like part of the rotation axis γ (anti-parallel α-axis structure) is opposite to the fixed part of the F1 cylinder (α3β3-axis structure). In the middle of the contact area, the power of the return line is transmitted to the center of the contact area. In this study, the physical properties of the rotation axis (the position where the force reaches), the molecular development (the direction of the force), the rotation velocity and the influence of ATP on the rotation F1 are investigated. FoF1 has a new meaning, and the relationship between its quality and its function is clear. The axis of rotation is controlled by F1. The central region of the rotation axis is composed of two parts: the first part is composed of two parts: the second part is composed of two parts: the first part is composed of two parts: the first part is composed of two parts: the second part is composed of two parts: the first part is composed of two parts: the first part is composed of two parts: the second part is composed of two parts: the first part is composed of two parts: the first part is composed of two parts: the second part is composed of two parts: the first part is composed of two parts: the first part is composed of two parts: the second part is composed of two parts: the third part This year, the load (viscosity resistance of solution) was analyzed. The average yield of F1 decreased by ~3/4 and ~1/3 compared with wild type F1. The lower contact area of the return shaft is completely different from the F1, and the lower contact area is important because it is reduced by ~1/10. The results of the study are as follows: The possibility of "power generation, power transmission, power transmission,